挖掘機進氣系統(tǒng)故障排除案例分析

郭 樂，徐 威，張 超

（徐工挖掘機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

Fault & Accident 故障&事故

挖掘機進氣系統(tǒng)故障排除案例分析

郭 樂，徐 威，張 超

（徐工挖掘機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

[摘 要]從挖掘機壓差報警器故障、進氣管路故障兩方面入手，分別列舉了兩個故障案例，闡述了挖掘機進氣系統(tǒng)故障排除的過程及方法。

[關鍵詞]挖掘機；進氣系統(tǒng)；壓差報警器；進氣管路

進氣系統(tǒng)為發(fā)動機提供清潔、干燥、充足的空氣，是發(fā)動機重要組成系統(tǒng)。它主要包括：空濾總成、進氣管路、中冷器、壓差報警器等，整體布置如圖1所示。其工作的穩(wěn)定性和可靠性尤為重要，一旦出現諸如進氣不足等問題，將影響整機動力性能。

圖1 發(fā)動機進氣系統(tǒng)

1 壓差報警器故障排除

案例一：某中型挖掘機在作業(yè)時，出現挖掘動作無力，冒黑煙的現象。

初步分析此現象是由于進氣不足，柴油燃燒不充分所致。本著從簡到繁，由表及里的原則，從空濾總成入手，開始檢查進氣系統(tǒng)。通過拆檢空氣濾清器，發(fā)現空氣濾芯已經堵塞。更換整套濾芯，重新啟動挖掘機，機器工作正常。

由于進氣系統(tǒng)配套壓差報警器，當進氣阻力大于控制程序設定的參數時，壓差報警器就反饋一個信號至整機控制器，挖掘機儀表盤故障顯示、報警，提示用戶清理或更換空濾芯體。本次故障，儀表并沒有故障顯示、報警，推斷壓差報警器損壞或者電氣線束故障，從而導致報警失效。為進一步排除故障，首先更換壓差報警器，為了還原挖掘機故障狀態(tài)，增大進氣系統(tǒng)阻力，人為縮小空濾器進氣口。隨著進氣口的逐漸縮小，挖掘機出現了挖掘動作無力，冒黑煙的現象，當進氣口縮小至原進氣口口徑的1/3時，儀表出現進氣阻力超標的報警信號。因此可以判定，由于壓差報警器的損壞，導致進氣阻力超標報警失效。通過更換空氣濾清器濾芯和壓差報警器，排除了故障現象。但是工作一段時間后，該挖掘機又出現相同故障現象。經分析，還是由于壓差報警器損壞，導致進氣阻力超標報警失效。該故障2次出現都是由于壓差報警器損壞導致，而且壓差報警器初始狀態(tài)完好，故對其進行重點檢查。

該型號挖掘機采用電子式壓差報警器，圖2為其工作原理圖。開關觸點為常開狀態(tài)，當進氣阻力大于控制程序設定的參數時，開關閉合，形成通路，電信號觸發(fā)報警信號，并在儀表上顯示。電子式壓差報警器的失效形式一般包括2種：①測壓通道堵塞，導致不能有效測量進氣阻力；②電路形成斷路，不能形成電信號，導致失效。

圖2 電子式壓差報警器工作原理圖

由于挖掘機工程作業(yè)環(huán)境一般比較惡劣，壓差報警器表面積灰屬于正?，F象。隨后將其安裝在專業(yè)測量設備上，調整測量點，壓差報警器存在空氣泄漏，表明其測壓通道沒有堵塞，然后用萬用表測量壓差報警器的電阻，萬用表示數無反應，表明其內部電路為斷路狀態(tài)。

剖檢損壞的壓差報警器，發(fā)現其內部嚴重積灰，灰塵已覆蓋在觸點開關上，導致開關閉合時，不能形成有效通路。當進氣阻力大于控制程序設定的參數時，壓差報警器不能有效報警，影響發(fā)動機正常運轉。為了排除壓差報警器失效故障，提升進氣系統(tǒng)的可靠性，重新對其進行選型，從而保證當挖掘機在惡劣工況下作業(yè)時，灰塵及水不能進入其內部，防止因堵塞測壓通道和電路斷路而導致的壓差報警器失效。選用防水防塵型壓差報警器，該壓差報警器將插接件設計成密封結構，并在報警器的通氣孔上覆蓋了防水防塵的半透膜，從而達到整體防水防塵的效果，將其安裝在挖掘機上進行可靠性考核，未出現失效故障，徹底排除該故障。

2 進氣管路故障排除

案例二：某中型挖掘機在進行重載作業(yè)時，將油門手柄調至額定轉速，出現轉速波動較大，并伴隨發(fā)動機冒黑煙現象。經現場試車發(fā)現，在低速或輕載工況作業(yè)時，挖掘機運轉正常，只有在高速重載工況下，才會出現該故障。理論上，發(fā)動機出現供油不足的情況時，會出現掉速現象，但不會伴隨冒黑煙的現象，只有在發(fā)動機進氣不足時，才會同時出現轉速下降并伴隨冒黑煙的現象。為此，重點對發(fā)動機進氣系統(tǒng)進行檢查。

首先對空濾總成進行拆檢，空濾濾芯正常，無堵塞現象。清潔濾芯后，復原空氣濾清器試車，故障依然存在，排除了空氣濾清器對進氣系統(tǒng)的影響。接著對進氣管路進行檢查，發(fā)現發(fā)動機至空氣濾清器之間的進氣膠管上有一段出現了膠層脫落的現象（圖3），在膠層脫落處按壓，發(fā)現容易按癟。由于配套該型號挖掘機的發(fā)動機為增壓發(fā)動機，發(fā)動機至空濾總成之間的進氣管路負壓較高，隨著發(fā)動機轉速及載荷的增加，進氣量也隨之增大，導致進氣管路內的負壓隨進氣量的增大而增加，當負壓超過膠管的抗吸癟壓力時，膠管吸癟，進入發(fā)動機的空氣變少，燃燒惡化，出現轉速下降和冒黑煙的現象。

圖3 膠層脫落位置圖

為驗證該分析，啟動挖掘機，作業(yè)工況設為低速輕載，發(fā)動機轉速達到1 600rpm時，該膠管未出現吸癟現象，挖掘機運轉正常。將作業(yè)工況調整為高速重載，當轉速超過1 800rpm時，膠管出現吸癟現象，隨著轉速的繼續(xù)升高，吸癟現象越來越嚴重，并出現了發(fā)動機掉速冒黑煙的故障。將該膠管更換成新的膠管并試車，故障消除。

故障消除后，通過與用戶交流，找到了該橡膠管膠層脫落的原因：對挖掘機發(fā)動機進行日常檢查期間，為了方便越過發(fā)動機，會踩在進氣膠管上，客戶認為膠管具有彈性，且硬度很高，即使踩癟了，進氣膠管也能進行自我復原，隨著挖掘機使用時間的增長，進氣膠管的橡膠出現了一定程度老化，由于用戶的使用習慣和挖掘機的振動，導致了進氣膠管膠層的損壞。為此，重新對進氣管路進行了設計（圖4），將原始狀態(tài)的一整根進氣膠管，變更為2根膠管加1根過渡鋼管的形式，有效防止客戶對膠管的踩踏。

圖4 新的進氣管路

3 結 語

從上述2個案例可以看出，由于挖掘機的作業(yè)環(huán)境較為惡劣，導致發(fā)動機相關部件出現故障的概率較高，需要注重開機前檢查，做到及早發(fā)現故障，及早解決，從而避免影響發(fā)動機性能，減少用戶損失。設計人員在對零部件進行設計選型時，必須充分考慮設備的作業(yè)環(huán)境和用戶的使用習慣，以便提升零部件的可靠性，降低設備故障率。

（編輯 于 洋）

Analysis and solution of excavator intake system fault

GUO Le, XU Wei, ZHANG Chao

［中圖分類號］TU621

［文獻標識碼］C

［文章編號］1001-1366(2015)06-78-03

［收稿日期］2015-03-06